Đền Thượng được đặt trên đỉnh núi Hùng. Tương truyền rằng thời Hùng Vương, Vua Hùng thường lên đỉnh núi Nghĩa Lĩnh để tiến hành nghi lễ tín ngưỡng của cư dân nông nghiệp thờ trời đất, thờ thần lúa, cầu mong mưa thuận gió hoà, mùa màng tươi tốt, nhân khang vật thịnh. Tục truyền đây còn là nơi vua Hùng thứ 6 lập đàn cầu trời ban cho người tài ra giúp nước đánh giặc Ân. Sau khi Thánh Gióng đánh tan giặc và bay về trời, vua Hùng cho lập đền thờ vọng trên đỉnh núi, về sau, nhân dân đặt thêm bài vị vua Hùng vào thờ cúng. Đền Thượng có tên chữ là “Kính thiên lĩnh điện” (Điện cầu trời) còn có tên là “Cửu trùng tiên điện” (Điện giữa chín tầng mây). Trong Đền Thượng có bức đại tự đề “Nam Việt triệu tổ” (Tổ khai sáng nước Việt Nam). Đền được làm kiểu chữ Vương, kiến trúc đơn giản, kèo cầu, không có chạm trổ, được xây dựng qua bốn cấp khác nhau gồm: nhà chuông trống (cấp I), đại bái (cấp II), tiền tế (cấp III) và hậu cung (cấp IV).
Theo Đại Việt sử ký toàn thư Ngô Sĩ Liên chép: khi Lý Thái Tông lên ngôi (năm 1028) đã diễn ra sự kiện phong tước vương cho Thần Đồng Cổ: “Phong tước vương cho thần núi Đồng Cổ, dựng miếu để tuế thời cúng tế và làm lễ thề… lấy ngày 25 tháng ấy, đắp đàn trong miếu, cắm cờ xí, chỉnh đốn đội ngũ, treo gươm giáo trước thần vị, đọc lời thề rằng: “Làm con bất hiếu. Làm tôi bất trung. Xin thần minh giết chết.”